1875年，在西班牙東部的阿爾塔米拉洞穴中，德·索圖拉發現了許多舊石器時代的動物骨骼和燧石工具，還發現洞穴壁上的黑色壁畫。四年後，他第二次來到阿爾塔米拉，希望有更大的收獲，這一次他帶來了5歲的小女兒。當他在阿爾塔米拉洞穴中發掘時，在一旁獨自玩耍的小女兒突然驚呼起來：“牛!牛!”她發現的就是今日馳名世界的阿爾塔米拉洞穴壁畫。洞頂和洞壁上畫滿了各色各樣的野豬、野牛、野鹿和野馬之類的動物，千姿百態。聞名世界的壁畫就這樣很偶然地被發現了，同時它也被認為是現代美術的開端。
阿爾塔米拉洞穴很大，長度有400多米。據說，這個洞穴是由一條地下水道衝刷形成的，著名的壁畫就在洞口的左側，長約11米，寬約5米，共繪製了 170多個風格迥異的動物形象。壁畫線條活潑，布局合理，色彩鮮豔。壁畫充分利用了岩石表麵高低不平的特征，來表現動物的肌肉和骨骼的變化，手法之高超令人讚不絕口。
1880年，德·索圖拉在《桑坦德省史前遺物簡介》中公布了阿爾塔米拉的壁畫，認為其年代屬於舊石器時代。索圖拉的發現和見解立即在學術界中引起巨大的爭議。雖然當時法國的德·莫爾蒂耶教授以及馬德裏古生物學威蘭諾瓦·依·比拉支持索圖拉的看法，但是反對派的勢力占絕大多數，學術界普遍對此持否定態度。他們認為原始人不可能具有如此高超的藝術表現力，甚至有人指責索圖拉是個騙子，懷疑這些畫是偽造的。因此，阿爾塔米拉洞穴壁畫公諸於世後，雖掀起一陣狂瀾，但很快便平息下去。到1888年索圖拉抱憾離開人世時，他的重大發現仍然未能得到世人的認可。
直到1901年，接二連三的史前居住遺址中雕刻品和洞穴壁畫藝術被陸續發現後，人們對於阿爾塔米拉洞穴壁畫才有一個重新認識和評價，相信它是史前時期人類創造的輝煌的、不同凡響的藝術傑作。
現代考古研究成果表明，凡是人類曾經居住過的洞穴遺址都有原始壁畫遺跡，內容都以動物為主，如野馬、野牛、野鹿、獅子、熊、犀牛等等，因此有人認為洞穴藝術就是表現動物形象的藝術。先民們繪製那些他們認為對自己起著舉足輕重作用的動物，這些動物或者是給他們提供賴以生存的食物，如野馬、野牛等；或者是對他們生存的環境構成嚴重的威脅，如獅子、老虎、熊等；或者是人類生存生活的必需品，如象牙、鹿角等。然而，從藝術技巧上來看，原始人類的藝術水平極其低下，大多繪畫作品線條呆板，比例失調，色彩失真。即使是數千年前的洞穴壁畫藝術，其繪畫水平也是十分拙劣的，根本無法與阿爾塔米拉洞穴壁畫相提並論，難怪西方學者堅信它是近人的偽作。
阿爾塔米拉洞穴壁畫中，藝術成就最高的可能要算繪在岩洞頂部的一幅“受傷的野牛”圖像。這隻凶猛的野牛，負傷後身軀蜷縮成一團，抽搐的四蹄、彎曲的牛角、甩動的尾巴、直豎的耳朵、可憐的神態都極富動感和藝術誇張力。野牛臨死前困獸猶鬥的狀態淋漓盡致地呈現在世人眼前，令人不由得讚歎原始藝術家高超的技術。
洞穴中除了寫實作品之外，還有許多抽象的圖形，大多數位於動物圖像的周圍，有的用黑色的粗線條勾勒；有的用濃重的暖色塗畫，部分地區還略加暈染。人們猜測，它表達了原始人類渴望征服野獸的願望，更確切地說，可能與原始狩獵宗教有關。
然而，令人費解的是，居住在阿爾塔米拉洞穴的原始居民為什麽能夠創造出如此驚人的輝煌藝術成就呢?迄今尚未找到滿意的答案。據說，阿爾塔米拉洞穴每天接待參觀人數隻限35人，而且還必須事先預定。我們相信，隨著科學的發展和考古新發現的不斷湧現，人類一定能夠解開阿爾塔米拉洞穴壁畫之謎。